工艺设计

查阅相关文献资料，编制“用混酸硝化氯苯制备（5000吨/年）混合硝基氯苯”的项目可行性研究报告，绘出带控制点的工艺流程图。

已知原始数据:混酸的组成(摩尔分数)为HN0347％、H2S04 49％、H2O 4％；氯苯与混酸中HN03的摩尔配比为1:1.1；反应开始温度为40—55℃，硝化温度80℃；硝化时间3h；硝化废酸中含硝酸<1.6％，含混合硝基氯苯的量<1％（含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯量的1％）。

①方案I。硝化—分离方案。该方案将分离后的废酸直接出售，其工艺流程如图3—5

所示。

采用硝化—分离方案虽可生产出合格的混合硝基氯苯，但该方案将分离后的废酸直接出售，这一方面要消耗大量的硫酸，使硫酸的单耗居高不下；另一方面，由于废酸中还含有未反应的硝酸以及少量的硝基氯苯，直接出售后不仅使硝酸的单耗增加，混合硝基氯苯的收率下降，而且存在于废酸中的硝酸和硝基氯苯还会使废酸的用途受到限制。

②方案Ⅱ。硝化—分离—萃取方案。为克服方案I的缺点，方案Ⅱ在硝化—分离之后，增加了一道萃取工序，其工艺流程如图3—6所示，

在方案Ⅱ中，将氯苯和硝化废酸加入萃取罐后，硝化废酸中残留的硝酸将继续与氯苯发生硝化反应，生成硝基氯苯，从而回收了废酸中的硝酸，降低硝酸的单耗。同时，生成的混合硝基氯苯与硝化废酸中原有的混合硝基氯苯—起进入氯苯层，从而提高了混合硝基氯苯的收率。

与方案Ⅰ相比，采用方案Ⅱ可降低硝酸的单耗．提高混合硝基氯苯的收率。但在方案Ⅱ的萃取废酸中仍含有1.2%一1.3%的原料氯苯(参见图3-16和图3-17)，将其直接出售，不仅使硫酸的单耗居高不下，而且会增加氯苯的单耗。此外，存在于废酸中的氯苯也会使废酸的用途受到限制。

③方案Ⅲ。硝化—分离—萃取—浓缩方案。为克服方案Ⅱ的不足，方案Ⅲ在萃取之后，又增加了一道减压浓缩工序，其工艺流程如图3—7所示。

与方案Ⅱ相比。方案Ⅲ增加了废酸的浓缩工序，萃取后的废酸经减压浓缩后可循环用，从而大大降低了硫酸的单耗。同时。由于氯苯与水可形成低共沸混合物，浓缩时氯苯将随水一起蒸出，经冷却后，回收其中的氯苯，从而降低氯苯的单耗。可见，若以混合硝基氯苯的收率以及硫酸、硝酸和氯苯的单耗作为方案比较的评判标准，方案Ⅲ为最佳，方案Ⅱ次之，方案I最差。